Очистка газов электрофильтрами

 

Степень очистки газа в электрофильтре определяется содержанием пыли или жидких аэрозольных частиц в газе до входа в электрофильтр и после вы­хода из него:

(3.59)

где Z_BX — массовая концентрация пыли на входе в электрофильтр; Z_BbIX — массо­вая концентрация пыли на выходе из электрофильтра.

Для пластинчатого электрофильтра степень очистки газа равна

(3.60)

где v - скорость дрейфа частиц пыли под действием электрического поля у по­верхности осадительного электрода; x- отношение концентрации пыли у осадительного электрода z_oc к средней по сечению электрофильтра концентрации пыли z_x; L - длина электрофильтра; и - скорость потока газа в электрофильтре; Н - расстояние между осадительными и коронирующими электродами.

Для трубчатого электрофильтра степень очистки газа в электрофильтре определяется как

(3.61)

где R - радиус осадительного электрода.

Отношение получило название параметра Дейча.

В реальных условиях наблюдается полидисперсный состав пыли. Поэтому расчеты ведутся по каждой фракции в отдельности, а затем интеграль­ная степень очистки определяется как сумма средневзвешенных степеней очи­стки отдельных фракций:

(3.62)

где g_i - доля i-ой фракции.

Процессы осаждения в электрофильтрах существенно зависят от удельного объемного сопротивления пыли p_v.

При p_v < 10⁴ Ом м частицы на осадительном электроде перезаряжаются, отскакивают и уносятся потоком.

Диапазон 10⁴ < p_v < 10⁸-10⁹ Ом м самый благоприятный для улавлива­ния пыли (золы).

В диапазоне 10⁸-10⁹ < p_v < 10¹⁰-10¹¹ Ом м из-за высокого удельного сопротивления слоя на электроде на слой действует большая прижимающая си­ла, и слой при встряхивании удаляется неполностью. А на оставшемся слое происходит падение напряжения, и к газовому промежутку прикладывается меньшее напряжение. В результате эффективность очистки уменьшается.

При p_v > 10¹⁰-10¹¹ Ом*м появляется еще и обратная корона на осадительном электроде, которая ведет к дальнейшему снижению эффективности осаждения частиц в электрофильтре.

В реальных электрофильтрах есть неравномерность распределения ско­рости потока газа по сечению из-за неравномерной раздачи газа по сечению и изменения конфигурации и площади поперечного сечения электрофильтра по его длине, которая в формуле определения степени очистки газа в электро­фильтре учитывается коэффициентом неравномерности поля скоростей к_и:

(3.63)

где - фракционная степень очистки; к_и = 1, 1-1, 2.

Пыль в электрофильтрах может проходить через активные зоны, где аэрозольные частицы хорошо заряжаются и осаждаются, и через неактивные зо­ны, где осаждение происходит существенно хуже.

С учетом этого фракционная степень очистки газа в электрофильтре рас­считывается по формуле

(3.64)

где - относительная доля активной зоны.

При встряхивании осадительньгх электродов наблюдается дополнитель­ный проскок (унос) пыли через электрофильтр, который учитывается введени­ем в показатель степени для очистки газов коэффициента уноса к_ун:

(3.65)

где к_ун = 0, 8-0, 9 при рациональном встряхивании.

Для учета влияния высокой начальной концентрации частиц на степень очистки следует исходить из следующих соображений. При отношении параметров 0, 4 влияние концентрации частиц на эффективность улавли­вания в электрофильтре можно не учитывать.

В случае, если это соотношение не выполняется, то необходим учет влияния дисперсной фазы, который выражается, прежде всего, в цедозарядке частиц до предельного заряда. Для расчета эффективности очистки газа необходимо знать степень недозарядки частиц .

Исходим из того, что зарядка частиц прекращается при приближении значения параметра D к D_зan (3.6-3.9). Более того, зарядка резко замедляется, даже когда D (0, 7 + 0, 8) D_зan, так как даже частичное изменение тока по (3.10) приводит к существенному замедлению зарядки из-за дефицита ионов. Только при D = 0, 5 D_зan заряд частиц приближается к предельному. Примем прибли­женно, что зарядка прекращается при D = 0, 7 D_зan, где D_p - означает рабочее значение параметра D, которое реализуется в электрофильтрах при высокой концентрации дисперсной фазы. Сопоставление расчетных значений степени очистки с экспериментальными данными подтверждают правильность выбора значения этого параметра.

Предельное расчетное значение параметра D определяется предельным объемным зарядом частиц:

(3.66)

где р_ч.пред= q_npeaN; N- концентрация частиц; h - межэлектродноерасстояние; U-приложенное напряжение.

Тогда степень недозарядки определяется как

Из-за осаждения частиц их концентрация в электрофильтре будет уменьшаться (N_ТЕK < N_HАЧ) и, соответственно, будет изменяться параметр D_пред.

Тогда

 

(3.67)

Поскольку степень недозарядки , по длине электрофильтра меняется, то электрофильтр по длине разбивается на участки, в пределах каждого из кото­рых , принимается неизменным.

Частицы пыли в электрофильтре не всегда успевают приобрести предель­ный заряд в поле коронного разряда также из-за того, что процесс зарядки про­исходит с определенной постоянной времени. Степень их недозарядки опреде­ляется по формуле

(3.68)

где t* = ; - постоянная времени зарядки аэрозольных частиц; p_i — плотность объемного заряда ионов; к — подвижность ионов; L_n - длина поля электрофильтра; и - скорость газа; j_ос - плотность тока у осадительного электрода; Е_ос - напряженность поля у осадительного электрода; т = 1, 5-2, 0 - поправочный коэффициент, который учитывает неравно­мерность распределения ионов по длине разрядного промежутка.